林下植被管理措施对杉木大径材林土壤细菌群落结构的影响

林下植被是人工林生态系统的重要组成部分。本研究采用高通量测序技术,分析林下植被保留、林下植被去除和林下套种3种林下植被管理措施对杉木大径材人工林土壤细菌多样性、细菌群落结构组成以及相对丰度的影响,并分析土壤理化性质与细菌群落多样性的关系。结果表明: 林下植被保留处理的土壤细菌群落Chao1指数、Ace指数和Shannon指数高于林下植被去除和林下套种;放线菌门、酸杆菌门和绿弯菌门为本研究区杉木人工林土壤主要优势细菌;与林下植被去除和林下套种处理杉木人工林土壤细菌群落相比,林下植被保留处理土壤变形菌门、浮霉菌门、厚壁菌门和疣微菌门等相对丰度较高,而放线菌门、酸杆菌门和绿弯菌门的相对丰度较低;3种林下植被管理措施之间,土壤厚壁菌门、浮霉菌门、疣微菌门、Parcubacteria门和放线菌门等类群相对丰度差异显著;土壤含水率、全氮、全磷、水解氮和速效磷含量是影响细菌群落结构的重要因子,细菌多样性指数与土壤全氮、全磷、全钾、水解氮和速效钾含量呈显著正相关。     

黄河三角洲刺槐白蜡混交对土壤细菌群落结构及多样性的影响

为探讨黄河三角洲刺槐白蜡混交对土壤细菌群落结构及多样性的影响,通过高通量测序技术分析比较了刺槐白蜡混交林及刺槐纯林、白蜡纯林土壤细菌群落结构及多样性。结果表明:(1)混交林与两种纯林土壤细菌群落共36门。酸杆菌门、变形菌门、放线菌门(相对丰度大于10%)为刺槐白蜡混交林与两种纯林土壤中共有的优势菌群;硝化螺旋菌门为刺槐纯林土壤中的优势菌群。不同人工林土壤中各门细菌相对丰度差异显著。(2)混交改变了土壤细菌群落结构,提高了细菌多样性。刺槐白蜡混交林土壤细菌物种数、Chao1指数、Shannon指数分别为1934.5、2629.1、9.1,显著高于两种纯林。(3)相关性分析表明,土壤含水量与放线菌门细菌呈显著正相关;pH与芽单胞菌门细菌呈极显著正相关,与酸杆菌门细菌呈显著负相关。细菌多样性与土壤含水量呈显著正相关,与速效钾、有机质含量呈显著负相关。研究表明,刺槐白蜡混交林土壤细菌群落结构与两种纯林之间有一定差异,多样性差异显著,刺槐白蜡混交改变细菌群落结构,提高细菌多样性。     

不同林龄杉木林土壤细菌群落结构与土壤酶活性变化研究

探究不同林龄杉木人工纯林土壤中的微生物的群落演变与结构特征与酶活性变化,为杉木人工林可持续经营管理提供依据。以福建省南平市的五片不同林龄杉木林表层土壤作为研究对象,通过16SrDNA测定细菌的群落组成,分析与土壤质量密切相关的四种土壤酶活性变化,揭示细菌群落与土壤酶活性的变化机理。结果表明,微生物的多样性指数与OTU都随着林龄的增加而增加,且幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林土壤微生物结构差异较大;不同林龄杉木人工林中包含了29个细菌门,其中酸杆菌门与变形菌门为优势菌群,根据各种群相对丰度变化以及冗余分析,放线菌门、浮霉菌门与疣微菌门等均随林龄增长出现较大变化,且与土壤可溶性有机质以及速效养分有显著相关性（P<0.05）,说明这几种细菌群落对土壤养分变化较敏感;土壤养分变化会影响土壤酶活性,蔗糖酶与全碳呈显著正相关（P<0.05）,与速效钾呈显著负相关（P<0.05）,与放线菌门呈极显著负相关（P<0.01）。脲酶与速效氮呈显著负相关（P<0.05）,脲酶与变形菌门、绿弯菌门、放线菌门、硝化螺旋菌门以及拟杆菌门均存在较强相关性。综上,不同的土壤细菌种群与酶活性对各养分变化的响应程度不一,细菌群落结构与酶活性能反映不同林龄杉木林土壤的质量变化,适量延长杉木人工林种植年限有益于土壤质量恢复。本研究结果对指导杉木人工林优质经营有重要意义。     

林龄对红松和落叶松人工林土壤温室气体通量的影响

探讨人工林发育过程中土壤温室气体排放及其机制,可为森林温室气体通量估算提供理论依据。采用室内培养方法研究了黑龙江省帽儿山地区不同林龄(15、30和50年生)红松(Pinus koraiensis)和落叶松(Larix gmelinii)人工林土壤温室气体排放/吸收速率及其调控因素。结果表明:30年生红松和落叶松人工林土壤CO₂排放速率(红松:(1724.18±98.57)μg C·kg^-1·h^-1;落叶松:(1306.37±142.27)μg C·kg^-1·h^-1)和CH₄吸收速率(红松:(5.12±0.68)μg C·kg^-1·h^-1;落叶松:(1.91±0.85)μg C·kg^-1·h^-1)显著高于15和50年生(P<0.05)。30年生红松人工林土壤N₂O排放速率显著高于15和50年生(P<0.05),而落叶松人工林土壤N₂O排放速率随林龄增加变化不显著。红松和落叶松人工林土壤N₂O排放速率最大值分别为(0.139±0.016)和(0.137±0.056)μg N·kg^-1·h^-1。红松人工林土壤CO₂排放速率均高于同龄落叶松人工林,15和30年生达到显著水平(P<0.05)。红松人工林土壤CH₄吸收速率均显著高于同龄落叶松人工林(P<0.05)。红松人工林土壤N₂O排放速率与同龄落叶松人工林土壤均无显著差异。混合线性模型分析显示,影响红松和落叶松人工林发育过程中土壤CO₂排放速率的主要因素是土壤全碳含量和微生物生物量氮,其中微生物生物量氮受树种和林龄的影响。CH₄吸收速率受到微生物生物量碳、溶解性有机碳和溶解性有机氮含量影响,其中微生物生物量碳受树种和林龄调控。N₂O排放速率受溶解性有机氮、铵态氮和硝态氮影响,其中溶解性有机氮受林龄影响。综上所述,树种和林龄差异造成的土壤理化性质和微生物生物量碳氮的异质性可在一定程度上解释土壤温室气体排放/吸收速率的差异。     

亚热带常见造林树种对土壤细菌及微生物功能群的影响

为揭示亚热带人工林常见造林树种对森林土壤微生物群落的影响,本研究选取马尾松、米老排、枫香、冬青、火力楠、麻栎和光皮桦7个树种为研究对象,采用16S rRNA高通量测序和实时荧光定量PCR技术,探究不同树种土壤细菌的多样性、群落构成以及微生物功能群基因丰度。结果表明: 变形菌门、酸杆菌门和放线菌门是亚热带造林树种的优势细菌门,不同树种细菌多样性和丰富度指数无显著差异。冗余分析表明,土壤容重、土壤C/N、凋落物氮和凋落物C/N是影响土壤细菌组成的主要环境因子。不同造林树种土壤中氨氧化古菌、氨氧化细菌和完全氨氧化菌amoA基因丰度均具有显著差异。完全氨氧化菌在数量上占据优势地位,但只有氨氧化古菌amoA基因丰度与土壤硝态氮呈显著正相关关系,表明氨氧化古菌在亚热带酸性森林土壤自养硝化作用中可能发挥主要作用。相关分析表明,凋落物氮是不同树种影响氨氧化微生物丰度变化的关键驱动因子。本研究表明,土壤微生物功能群对树种的响应比细菌群落结构更加敏感,未来应从微生物功能群角度深入探究不同造林树种对森林生态系统功能的影响机制。     

宁夏南部生态移民迁出区不同恢复模式土壤微生物群落特征

为了揭示人工林对土壤微生物环境的作用机理,利用高通量测序技术,比较了宁南山区刺槐、河北杨、油松、青海云杉和自然恢复林地的土壤真菌、细菌群落组成及多样性,分析了土壤理化性质与优势菌群的关系。结果表明: 1)不同恢复模式土壤真菌优势菌门为子囊菌门、担子菌门、被孢霉门、未分类真菌,占总真菌群落的90%以上;细菌优势菌门为放线菌门、变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门和其他细菌门,占总细菌群落相对丰度的80%以上。2)油松林地土壤真菌多样性最高,Shannon指数和 Simpson 指数分别为3.72±0.37、0.07±0.04。自然恢复林地真菌物种数量最高,Ace和Chao1指数分别为708.19±137.25、706.26±125.34;油松林地细菌多样性和物种数量都最高,Shannon、Simpson、Ace和Chao1指数分别为6.57±0.04、0.004±0.00、3439.81±41.67和3463.14±32.16。3)不同恢复模式相对丰度差异显著的真菌属为产油菌属、枝孢菌属、链格孢属,细菌属为67-14科未定名属、红色杆菌科红色杆菌属、鞘脂单胞菌科鞘脂单胞菌属。4)微生物优势菌群与土壤理化性质的冗余分析(RDA)表明,土壤容重(BD)、碳氮比(C/N)、pH是影响真菌优势菌群的主要因子,BD、氮磷比(N/P)、全磷(TP)、全碳(TC)是影响细菌优势菌群的主要因子。总体而言,不同恢复模式间真菌丰度差异性高于细菌丰度,表明真菌群落组成及其多样性对于不同树种和土壤环境变化较细菌群落更为敏感。研究结果将为宁南山区植被恢复措施及生态系统功能稳定性的维持提供理论支持。     

短时间尺度雄安新区旱柳根际土壤细菌群落特征分析

土壤细菌在土壤生态过程中发挥重要作用,明确雄安新区“千年秀林”植物根际土壤细菌群落组成和多样性,有助于揭示土壤微生物与环境因子的互作关系,为新区森林生态系统可持续发展提供理论支持。以雄安新区重要乡土树种——旱柳(Salix matsudana)为对象,利用高通量测序和生物信息学技术,系统研究基于短时间尺度“千年秀林”旱柳根际土壤细菌群落组成和多样性,并分析菌群和环境因子的互作关系。结果表明,放线菌门、变形菌门和鞘氨醇杆菌属、黄杆菌、固氮菌属等富营养细菌占优势。8月和10月土壤样品中不同菌门相对丰度变化较小,9月波动较大。采样时间与Chao1和PD指数显著相关(P=0.0315,P=0.0137),与Shannon指数相关性不显著(P=0.631),日最高/低气温可显著影响PD指数,且日最低气温升高可显著降低细菌群落的丰富度。Beta多样性在每周时间尺度差异不显著(P=0.363),每两周差异显著(P=0.027),每三周差异极显著(P=0.006)。土壤偏碱性,养分含量差异不显著,全氮平均含量为中上等级,全磷和全钾平均含量处于中下等级。共现性网络互作关系中,协同作用多于拮抗作用。研究结...     

大兴安岭棕色针叶林土壤的真菌多样性

为探究大兴安岭棕色针叶林土壤的真菌群落分布特征及其与土壤环境因子间的关系,采用高通量测序技术对大兴安岭呼中自然保护区兴安落叶松林的表浅棕色针叶林土、生草棕色针叶林土和典型棕色针叶林土的土壤真菌群落结构和多样性进行分析,运用R语言、SPSS 17.0等软件对土壤真菌群落与土壤环境因子间进行冗余分析和相关性分析.结果表明: 3个亚类的棕色针叶林土壤的理化性质间存在显著性差异.测序共获得6门23纲46目74科88属111种的土壤真菌,其中,子囊菌门、担子菌门为优势菌门;门分类水平上各样地菌群的相对丰度存在显著性差异.土壤真菌Ace和Chao1多样性指数在各亚类土壤间无显著性差异, 浅棕色针叶林土壤样地的Shannon和Simpson指数与其他样地存在显著差异.典型关联分析和相关性分析发现,土壤真菌的α和β多样性与土壤含水率、pH值、有机质、全氮、全钾等显著相关.说明土壤环境因子是影响大兴安岭兴安落叶松棕色针叶林土壤真菌多样性的重要因素.     

海南东寨港红树林不同植被土壤微生物群落结构比较

【目的】比较不同植被下红树林土壤细菌和古菌的多样性及群落结构,认识红树林土壤微生物资源多样性。【方法】直接提取红树林土壤总DNA,采用细菌通用引物27F/1492R和古菌通用引物Arch21F/Arch958R进行PCR扩增,构建细菌和古菌16S rRNA基因文库,对海南东寨港自然保护区秋茄林、无瓣海桑林和无红树林裸滩土壤的细菌和古菌多样性和群落结构进行分析和比较。【结果】3种土壤样品的细菌类群包括变形细菌门(Proteobacteria)等16个类群,其中变形细菌门(Proteobacteria)与绿屈挠菌门(Chloroflexi)是优势类群;古菌包括6个嗜泉古菌界(Crenarchaeota)类群和7个广域古菌界(Euryarchaeota)类群,分别以Marine Benthic Group C、Marine Benthic Group D为优势类群。多样性指数(H’)和物种丰富度指数(Schao1)表明,本地种秋茄林下土壤细菌和古菌的多样性指数最高,外来种无瓣海桑显著低于秋茄林,甚至明显低于相邻无红树林裸滩沉积物;不同植被下土壤细菌和古菌群落结构存在显著差异,秋茄林土壤微生物群落结构和无红树林裸滩沉积物更相似。【结论】红树林土壤微生物类群丰富,不同植被下土壤细菌和古菌多样性和群落结构存在显著差异。     

采煤沉陷区不同造林树种恢复土壤酚酸物质对土壤微生物的影响

酚酸物质是影响微生物群落和结构的最重要因子之一,研究酚酸物质在不同造林树种土壤中的变化规律及其与微生物群落结构的关系,有助于更好地了解和揭示采煤沉陷区恢复造林条件下微生物群落变化的机制.本研究在双鸭山宝山采煤沉陷区的撂荒地基础上营造三针一阔(红松、落叶松、樟子松和杨树)人工林,测定这4种造林地土壤酚类物质、11种酚酸物质和微生物群落结构.结果表明: 复合态酚含量总体表现为人工林显著高于撂荒地,其中,落叶松人工林和杨树人工林的复合态酚含量较高,落叶松人工林和红松人工林的总酚含量显著高于撂荒地,红松人工林的水溶性酚含量显著高于撂荒地;在11种酚酸物质中,阿魏酸、松香酸、β-谷甾醇、齐墩果酸、莽草酸、亚油酸和硬脂酸的含量在人工林土壤中较高.土壤酚类物质与土壤微生物生物量不存在显著的相关关系,个别的酚酸物质与土壤微生物的相关关系显著,其中,阿魏酸、松香酸和β-谷甾醇对土壤微生物生物量有明显的促进作用,与真菌和真菌/细菌存在显著的正相关关系.杨树人工林的酚酸物质含量较高,说明营造杨树人工林对采煤沉陷区的土壤恢复有益.     

Variation of δ<Superscript>13</Superscript>C of wood and foliage with canopy height differs between evergreen and deciduous species in a temperate forest

We investigated post-photosynthetic fractionation and carbon transfer mechanisms of different plant functional types growing under the same climatic conditions in North-eastern China. The variations in δ¹³C of trunk and branches were compared with leaf δ¹³C at different canopy heights of Pinus koraiensis (evergreen coniferous species), Larix gmelinii (deciduous coniferous species) and Quercus mongolica (deciduous broad-leaved species). Results showed that δ¹³C of leaves increased (became more enriched) with increasing canopy height for both coniferous species (P. koraiensis, L. gmelinii) but not for Q. mongolica (a deciduous broad-leaved species). δ¹³C of both trunk and branches also increased with sampling height for the evergreen conifer P. koraiensis but did not significantly vary for either of the deciduous species (L. gmelinii or Q. mongolica), except a significant increase in branch δ¹³C for L. gmelinii. Similarly, δ¹³C of trunk and branches were strongly correlated with leaf δ¹³C only in the evergreen conifer, P. koraiensis. ¹³C was consistently more enriched in trunk, branches, and roots compared to leaves in all three species. Our findings suggest that, even under the same climatic conditions, different plant functional types may exhibit different carbon transfer mechanisms. This is contrary to the previous hypothesis that different carbon transfer mechanisms operate in forests of different climatic zones, especially in tropical and temperate forests. Particularly, the differences occur predominantly between evergreen and deciduous trees rather than between coniferous and broad-leaved trees. The significant difference in δ¹³C between leaves and wood tissues confirms a previous post-photosynthetic isotope fractionation in temperate forests.     

Soil bacterial communities of different natural forest types in Northeast China

Background and aims

The types of natural forests have long been suggested to shape below-ground microbial communities in forest ecosystem. However, detailed information on the impressionable bacterial groups and the potential mechanisms of these influences are still missing. The present study aims to deepen the current understanding on the soil microbial communities under four typical forest types in Northeast Asia, and to reveal the environmental factors driving the abundance, diversity and composition of soil bacterial communities.

Methods

Four forest types from Changbai Nature Reserve, representing mixed conifer-broadleaf forest and its natural secondary forest, evergreen coniferous forest, and deciduous coniferous forest were selected for this study. Namely, Broadleaf-Korean pine mixed forest (BLKP), secondary Poplar-Birch forest (PB), Spruce-Fir forest (SF), and Larch forest (LA), respectively. Soil bacterial community was analyzed using bar-coded pyrosequencing. Nonmetric multidimensional scaling (NMDS) was used to illustrate the clustering of different samples based on both Bray-Curtis distances and UniFrac distances. The relationship between environmental variables and the overall community structure was analyzed using the Mantel test.

Results

The two mixed conifer-broadleaf forests (BLKP and PB) displayed higher total soil nutrients (organic carbon, nitrogen, and phosphorus) and soil pH, but a lower C/N ratio as compared to the two coniferous forests (SF and LA). The mixed conifer-broadleaf forests had higher alpha-diversity and had distinct bacterial communities from the coniferous forests. Soil texture and pH were found as the principle factors for shaping soil bacterial diversity and community composition. The two mixed conifer-broadleaf forests were associated with higher proportion of Acidobacteria, Verrucomicrobia, Bacteroidetes, and Chloroflexi. While the SF and LA forests were dominated by Proteobacteria and Gemmatimonadetes.

Conclusions

Different natural forest type each selects for distinct microbial communities beneath them, with mixed conifer-broadleaf forests being associated with the low-activity bacterial groups, and the coniferous forests being dominated by the so-called high-activity members. The differentiation of soil bacterial communities in natural forests are presumably mediated by the differentiation in terms of soil properties, and could be partially explained by the copiotroph/oligotroph ecological classification model and non-random co-occurrence patterns.     

小兴安岭4种典型阔叶红松林土壤有机碳分解特性

土壤有机碳分解是陆地生态系统碳循环的重要组成部分.主要采用土壤有机碳释放速率的室内培养实验的方法,并根据三库一级动力学模型,对小兴安岭地区4种典型阔叶红松林的土壤有机碳分解特征及各组分含量进行研究.实验结果如下:(1)土壤有机碳的分解趋势表现为前期迅速,后期缓慢,并且土壤腐殖质层(A)大于淀积层(B);在4种阔叶红松林中,云冷杉红松林土壤有机碳的分解速率最大,枫桦红松林最小;土壤有机碳的分解速率与土壤总有机碳、活性碳及土壤的C/N呈显著的正相关关系(P＜0.05).(2)在土壤A层和B层,4种阔叶红松林的活性碳分别占总有机碳的0.89％-1.78％和1.91％-2.87％,平均驻留时间为12-35 d和27-58 d.缓效性碳占总有机碳的22.58％-28.44％和23.87％-42.63％,平均驻留时间为4-19 a和18-37 a.惰性碳占总有机碳的69.98％-76.24％和54.50％-74.22％,平均驻留时间为173 a;土壤有机碳各组分含量及驻留时间的大小顺序均为:云冷杉红松林＞椴树红松林＞枫桦红松林＞蒙古栎红松林.     

云南松林次生演替阶段土壤细菌群落的变化

土壤细菌多样性是维持森林生态系统功能的关键因子,森林演替是影响其动态变化的重要因素。研究云南松林不同演替阶段土壤细菌群落结构及其多样性的变化规律,有助于深入理解森林生态系统恢复过程的驱动机制。本研究以云南省永仁县皆伐后形成的针叶林、针阔混交林和常绿阔叶林为对象,基于Illumina Hiseq高通量测序技术,分析森林演替过程中土壤细菌群落组成、结构、多样性及其影响因子的变化。结果表明: 土壤细菌的种群分类单元、Ace指数、Chao1指数和Shannon指数均随着演替进行呈减少趋势,演替早期阶段土壤的细菌总数、菌群丰富度及复杂程度最高。不同演替阶段细菌群落结构存在显著差异,其中,针阔混交林的差异最大,变形菌门和酸杆菌门为各演替序列共有的优势类群,放线菌门、绿弯菌门和Patescibacteria是演替早期的优势类群,且随着演替进行呈现减少趋势;变形菌门和WPS-2相对多度随演替进行呈增加趋势。土壤pH和乔木层物种丰富度是驱动次生演替过程中土壤细菌群落组成变化的关键因子。随着演替的进行,土壤细菌多样性减少,群落组成差异加大。     

黄河三角洲刺槐臭椿混交林与纯林土壤细菌群落结构和多样性特征分析

为研究黄河三角洲地区混交人工林土壤细菌群落特征,应用高通量测序技术,比较分析了刺槐臭椿混交林以及臭椿和刺槐纯林土壤细菌结构及多样性,并结合土壤理化性质进行分析。试验结果表明：在细菌门分类水平上,臭椿纯林、刺槐纯林、刺槐臭椿混交林土壤中分别检测出27、25、31门细菌,3种不同林分土壤中酸杆菌门、变形菌门、放线菌门、硝化螺旋菌门、绿弯菌门、浮霉菌门、芽单胞菌门、疣微菌门8种细菌是土壤中的主要细菌群落,其中酸杆菌门、变形菌门和放线菌门为优势细菌群落。不同类型人工林土壤中各门细菌相对丰度差异显著。混交林土壤细菌物种数和Shannon指数值分别为1910和9.1高于两种纯林。通过对土壤主要细菌群落与土壤理化性质进行主成分分析发现,3种不同林分之间在土壤细菌群落结构上有较高程度的分离,差异显著（P < 0.05）,有效磷含量与混交林土壤细菌群落有较强的正相关关系。因此可以得出结论,不同林分类型、土壤理化性质和细菌群落结构三者相互影响,刺槐臭椿混交增加了土壤细菌群落多样性,土壤理化性质在一定程度上影响土壤细菌结构和多样性。     

中国温带阔叶红松林不同演替系列土壤有机碳矿化特征

土壤有机碳矿化与陆地生态系统碳循环和全球气候变化关系密切,为准确评估中国温带小兴安岭阔叶红松林不同演替系列土壤有机碳矿化特征及变化规律。以年代序列法代替群落次生演替过程,采用室内恒温培养(碱液吸收法)测定阔叶红松林不同演替系列(中生演替系列、湿生演替系列、旱生演替系列)6种群落类型土壤有机碳矿化量和矿化速率。3个演替系列土壤有机碳含量均表现出一致的剖面变化特征,随着土层深度的加深有机碳矿化量逐渐降少。且不同演替系列土层间有机碳矿化量不同,中生演替系列原始阔叶红松林土壤有机碳累计矿化量最大,其次为旱生演替系列,湿生演替系列最小。3个演替系列土壤有机碳矿化速率随时间变化呈现基本一致的趋势,即培养前期快速下降、后期逐渐趋于平稳。3个演替系列6种群落类型土壤有机碳矿化差异显著,表现为原始阔叶红松林白桦次生林云冷杉红松林红松枫桦次生林蒙古栎红松林蒙古栎、黑桦次生林。阔叶红松林不同演替系列土壤有机矿化采用非线性指数拟合效果较好。阔叶红松林不同演替系列土壤有机碳矿化与土壤全氮、凋落物量显著正相关,与土壤含水率、容重、土壤酸碱度显著负相关。不同演替系列群落的演替历史、土壤质地和养分状况等生态因子是导致阔叶红松林不同演替系列土壤有机碳矿化差异的原因。     

东北丘陵区林地转型耕地对土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落的影响

【目的】通过研究林地转型耕地对土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落丰度、多样性和结构的影响,为丘陵区耕地长期施肥下农田土壤微生物多样性丧失的影响机制以及未来的退耕还林过程中土壤微生物多样性的提升和土地可持续利用研究提供一些基础数据和技术支撑。【方法】采用实时荧光定量PCR (real-time quantitative PCR,qPCR)和高通量测序技术解析土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落的丰度、多样性和结构变化,并耦合土壤化学性质分析,明确土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落丰度和多样性与土壤化学性质的关系以及关键的驱动因子。【结果】林地垦殖为农田后,长期施肥导致土壤酸化,pH从5.58降至4.72,而土壤速效磷则从2.49 mg/kg增至49.3 mg/kg。相应地,耕地土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落的丰度和Shannon指数均显著低于林地。基于编码碱性磷酸酶的phoD基因(alkaline phosphatase-encoding gene)序列的物种分类表明,丘陵区土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落的优势门为变形菌门(Proteobacteria)、蓝藻门(Cyanobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和疣微菌门(Verrucomicrobia),其中林地土壤的蓝藻门的相对丰度显著高于耕地。耕地土壤的慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)和芽孢杆菌属(Bacillus)的相对丰度显著高于林地,而中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium)、假单胞菌属(Pseudomonas)、Chlorogloea属、Gemmata属、Phormidesmis属和Pseudolabrys属的相对丰度显著低于林地。土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落结构因林地转型耕地而发生显著改变。phoD基因丰度和Shannon指数与pH显著正相关,而与总磷、速效磷、硝态氮和铵态氮均显著负相关,其中土壤速效磷是这些影响因素中影响最强烈的,长期施用无机磷肥导致含碱性磷酸酶的土壤细菌群落对有机磷分解的能力退化。【结论】林地转型耕地加之长期施肥改变了土壤pH和速效磷,并在其他理化因子的协同驱动下,导致土壤编码碱性磷酸酶基因的细菌群落丰度、多样性和结构的显著变化。     

Diversity and Community Structure of Primary Wood-Inhabiting Bacteria in Boreal Forest

DNA-based pyrosequencing analysis of the V1- V3 16S rRNA gene region was used to identify bacteria community and shift during early stages of wood colonization in boreal forest soils. The dataset comprised 142,447 sequences and was affiliated to 11 bacteria phyla, 25 classes and 233 genera. The dominant groups across all samples were Proteobacteria, followed by Bacteroidetes, Acidobacteria, Actinobacteria, Amatimonadetes, Planctomycetes and TM7 group. The community structure of the primary wood-inhabiting bacteria differed between types of forest soils and the composition of bacteria remained stable over prolonged incubation time. The results suggest that variations in soil bacterial community composition have an influence on the wood-inhabiting bacterial structure.